一种储放能一体化的钙基蒸汽发生器装置的制作方法

本技术涉及热化学储能，特别是涉及一种储放能一体化的钙基蒸汽发生器装置。

背景技术：

1、由于太阳能、风能、潮汐能等新能源发电具间歇性和不稳定性，在实际应用中对电网而言是一种不稳定电源，需要其他的调峰机组进行频繁调节以维持电网的稳定性。

2、如果有一种可以大规模应用且又造价低廉的储能方法能够将太阳能、风能、潮汐能等新能源发出的电能加以储存，实现削峰平谷，那么新能源发出的电就真正成为了一种稳定可靠的能源。

3、在用户端而言，电网峰电电价也高于谷电电价，为了降低生产/使用成本，在许多的工业、民用供热领域中事实存在储能技术的市场需求：在谷电阶段储能、在峰电阶段利用所储存的供热，就能够缓解峰电时段的电网供电压力、同时也降低了用户的用电成本。

4、当前的储能技术有多种技术路线，在热能储存领域总体上可划分为在显热储能、潜热储能和热化学储能等三种主要形式。

5、在现有技术中，显热蓄热热密度小，长期储存热损失严重，储热周期短；具有较高储能密度的相变蓄热存在两相分离，材料泄露和高温腐蚀等问题。

6、化学储能具有储能密度高，反应温度可根据储能物质的不同高低可选，并且可以在几乎无损耗费的调条件下进行长期储存，目前碱土金属族金属氧化物中温化学储能体系包括：ca(oh)2/cao,体系mg(oh)2/mgo体系和ba(oh)2/bao体系等；其中ca(oh)2/cao体系储能材料价格低廉，具有储能密度大、在干粉状态下无毒无腐蚀安全性好、可经实现市场化大规模供应、无副反应且反应温度高(150℃-430℃)的显著优点，能够很好的解决各种规模的中温热源的储能应用。

7、在放能阶段，由于cao固体颗粒导热系数低、颗粒间气体缝隙导致的较大热阻等，使得cao与h2o合成反应放出的热量难以导出，部分cao无法充分反应，限制了放热反应的进行，影响放能性能；如果采用空气或氮气等气体作为流化介质，使cao固体颗粒在流态化进行反应，又会带来流化介质的动力损失和由于加入流化介质导致的㶲损失。

8、在储能阶段，同样由于ca(oh)2固体颗粒导热系数低、颗粒间气体缝隙导致的较大热阻等物料颗粒难以均匀受热，使得ca(oh)2反应不彻底，同样影响储能性能；如果采用空气或氮气等气体作为流化介质，同样难以避免流化介质的动力损耗和由于加入流化介质导致的㶲损失。

9、此外，由于常规的钙基热化学储放能系统一般由ca(oh)2储罐、储能反应器、cao储罐、输送系统、流化风系统、除尘系统、以及多个换热器组成，体积庞大且系统复杂，运行能耗高，而且单位造价高昂，基本没有可能进入家庭使用，设计安全性高、结构紧凑、系统简单、高效高可靠性的热化学储放能系统成为迫切需要解决的技术难题。

10、钙基热化学储能放能系统的研究尚处于初始阶段，国内仅处于开始研究其基础性能的阶段，为了使热化学储能系统更高效地运行，设计具有高效传热传质、体积小巧、运行能耗低适合家用的储能放能一体化反应器是亟待解决的重要问题。基于此，本发明提供一种储放能一体化的钙基蒸汽发生器装置以解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明目的是提供一种储放能一体化的钙基蒸汽发生器装置，在微小的空间内实现部分时间用电储能全时段供能（蒸汽供热），有效解决家用储能供热的小型化问题。

2、一种储放能一体化的钙基蒸汽发生器装置，发生器装置由储放能反应器、喷水管路系统、蒸汽管路系统和电加热系统组成，所述储放能反应器包括水平布置的反应转筒，筒体内装有物料，转筒支撑在固定支撑轴上转动，转筒连接在柔性转盘上，驱动电机驱动柔性转盘转动，从而带动反应转筒旋转，转筒内的物料随着转筒旋转而翻动；固定支撑轴上设置有电加热翼片、喷水管、蒸汽管，均从固定支撑轴内引出；蒸汽管上设置初级过滤器，储放能反应转筒侧面有放料检修口，整个筒体外部都敷设有保温层；所述喷水管路系统由水泵、喷水调节阀、和喷水管连接而成；所述蒸汽管路系统沿着蒸汽走向包括初级过滤器、蒸汽管、二级过滤器和蒸汽调节阀；所述电加热系统包括电加热翼片，固定在固定支撑轴上，设于反应转筒内下部，埋在物料的容积范围，电加热翼片通过电控器与电源连接，在微小的空间内实现电储能，达到全时段蒸汽供热的目的。

3、进一步说明：钙基蒸汽发生器装置采用的储能物质为ca(oh)2- cao体系，通过系统参数的调整，也能适用于mg(oh)2/mgo、ba(oh)2/bao碱土金属氢氧化物-氧化物储能体系。

4、进一步说明：为防止成浆或结块，并保持全过程物料处于干粉态，在放能阶段，通过喷水调节阀调节喷水量，通过蒸汽调节阀控制筒体的工作压力，始终控制物料层的温度高于筒体工作压力下的饱和温度以上10℃~60℃；

5、进一步说明，其特征在于：为了使充分反应，包括放能阶段cao与 h2o充分反应和储能阶段ca(oh)2充分受热均匀，驱动电机能够驱动转盘，带动转筒旋转，从而使得筒内物料翻滚、搅拌混合。

6、进一步说明：在储能阶段加热装置筒体壁温加热温度范围在电控器的控制下维持在600℃~700℃。

7、进一步说明：为了确保储能效率，保温层的厚度应确保外表面温度比环境温度的高出不超过25℃~50℃。

8、进一步说明：反应转筒与转盘柔性连接，保证反应转筒热膨胀时柔性转盘与驱动电机间接触良好，不卡涩。

9、进一步说明：为了确保蒸汽品质合格，脱除蒸汽中携带的粉尘，依次设有初级过滤器，二级过滤器，过滤器可以根据运行情况定期单独清洗或更换。

10、本实用新型有益效果：

11、本实用新型结构极为紧凑，其储能放能一体化设计使得体积远远小于常规钙基储能系统，在体积和安全性设计方面能满足了民用甚至家用的要求。

12、由于采用了低速搅拌方式全传质换热，未采用加入任何流化介质，不但运行能耗超低，系统㶲效率也远远高于常规流态化传热方式。

13、采用化学储能，高温物料的所蕴含的物理显热只占到极少比例，加之敷设了高性能的保温层，从而可以达到更高的储能效率，系统散热损失小于2%。

14、在失去电源供给时，本发明还能够先排出反应转筒（1）内部的ca(oh)2，装载外来cao的方式进行紧急状态供热。

15、本实用新型还能够通过连续储能状态运行，制备出大量的cao，经冷却后储存，实现长时间跨年度跨地点储能。

技术特征：

1.一种储放能一体化的钙基蒸汽发生器装置，其特征在于：发生器装置由储放能反应器、喷水管路系统、蒸汽管路系统和电加热系统组成，所述储放能反应器包括水平布置的反应转筒（1），筒体内装有物料（15），转筒支撑在固定支撑轴（2）上转动，转筒连接在柔性转盘(7)上，驱动电机（8）驱动柔性转盘转动，从而带动反应转筒旋转，转筒内的物料随着转筒旋转而翻动；固定支撑轴（2）上设置有电加热翼片（3）、喷水管（4）、蒸汽管（5），均从固定支撑轴内引出；蒸汽管上设置初级过滤器（6），储放能反应转筒侧面有放料检修口，整个筒体外部都敷设有保温层（10）；所述喷水管路系统由水泵（14）、喷水调节阀（13）、和喷水管（4）连接而成；所述蒸汽管路系统沿着蒸汽走向包括初级过滤器（6）、蒸汽管（5）、二级过滤器（11）和蒸汽调节阀（12）；所述电加热系统包括电加热翼片（3），固定在固定支撑轴上，设于反应转筒内下部，埋在物料的容积范围，电加热翼片通过电控器（16）与电源连接，在微小的空间内实现电储能，达到全时段蒸汽供热的目的。

2. 如权利要求1所述一种储放能一体化的钙基蒸汽发生器装置，其特征在于：钙基蒸汽发生器装置采用的储能物质为ca(oh)2- cao体系，通过系统参数的调整，也能适用于mg(oh)2/mgo、ba(oh)2/bao碱土金属氢氧化物-氧化物储能体系。

3.如权利要求1所述一种储放能一体化的钙基蒸汽发生器装置，其特征在于：为防止成浆或结块，并保持全过程物料处于干粉态，在放能阶段，通过喷水调节阀（13）调节喷水量，通过蒸汽调节阀（12）控制筒体的工作压力，始终控制物料层的温度高于筒体工作压力下的饱和温度以上10℃~60℃。

4. 如权利要求1所述一种储放能一体化的钙基蒸汽发生器装置，其特征在于：为了使充分反应，包括放能阶段cao与 h2o充分反应和储能阶段ca(oh)2充分受热均匀，驱动电机（8）能够驱动转盘，带动转筒旋转，从而使得筒内物料翻滚、搅拌混合。

5.如权利要求1所述一种储放能一体化的钙基蒸汽发生器装置，其特征在于：在储能阶段加热装置筒体壁温加热温度范围在电控器（16）的控制下维持在600℃~700℃。

6.如权利要求1所述一种储放能一体化的钙基蒸汽发生器装置，其特征在于：为了确保储能效率，保温层（10）的厚度应确保外表面温度比环境温度的高出不超过25℃~50℃。

7.如权利要求1所述一种储放能一体化的钙基蒸汽发生器装置，其特征在于：反应转筒与转盘柔性连接，保证反应转筒热膨胀时柔性转盘与驱动电机间接触良好，不卡涩。

8.如权利要求1所述一种储放能一体化的钙基蒸汽发生器装置，其特征在于：为了确保蒸汽品质合格，脱除蒸汽中携带的粉尘，依次设有初级过滤器（6），二级过滤器（11），过滤器可以根据运行情况定期单独清洗或更换。

技术总结本技术涉及一种储放能一体化的钙基蒸汽发生器装置，发生器装置由储放能反应器、喷水管路系统、蒸汽管路系统和电加热系统组成，所述储放能反应器包括水平布置的反应转筒，筒体内装有物料，转筒支撑在固定支撑轴上转动，转筒连接在柔性转盘上，驱动电机驱动柔性转盘转动，从而带动反应转筒旋转，转筒内的物料随着转筒旋转而翻动；固定支撑轴上设置有电加热翼片、喷水管、蒸汽管，均从固定支撑轴内引出；蒸汽管上设置初级过滤器，储放能反应转筒侧面有放料检修口，整个筒体外部都敷设有保温层；所述喷水管路系统由水泵、喷水调节阀、和喷水管连接而成。本发明具有储能密度高、系统自耗能低、结构简单紧凑、可靠性高、投资低廉、环境友好、输出热可调范围宽、用能成本低，可实现长时乃至跨年度储能等特点。技术研发人员：易梅受保护的技术使用者：茂炜能源股份有限公司技术研发日：20231012技术公布日：2024/5/29